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人類在發(fā)展過程中目前面臨能源危機和環(huán)境污染雙重壓力。在能源消費方面，目前世界能源消耗91%的是一次性礦物燃料能源，但礦物燃料是有限的，不可能成為人類的永久性能源。因此尋找可替代化石能源的新能源是人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路。 據(jù)估計，全世界每年由光合作用而固定的碳達2×1011 噸，含能量達3×1018 千焦，可開發(fā)的能源約相當于全世界每年耗能量的10 倍；生成的可利用干生物質(zhì)約為1700 億噸，而目前將其作為能源來利用的僅為13 億噸，約占其總產(chǎn)量的0.76％，生物質(zhì)資源開發(fā)利用潛力巨大。據(jù)測算，我國擁有的生物質(zhì)能資源為50 億噸左右，是我國目前總能耗的4 倍左右[5]。生物質(zhì)資源雖然豐富，但由于保存和轉(zhuǎn)化的技術(shù)落后導致生物質(zhì)資源浪費嚴重，如秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物在田間焚燒，林業(yè)產(chǎn)品加工產(chǎn)生的木屑、鋸末等被直接丟棄，食品加工的殼、皮等被當作垃圾填埋，這不僅污染了環(huán)境，還造成了生物質(zhì)資源的巨大浪費 利用生物質(zhì)制備炭材料，在能源領(lǐng)域利用可以直接作為燃料使用，可以避免生物質(zhì)原料本身能量密度低、體積龐大難于運輸?shù)缺锥耍瑫r相對于燃煤可以減少硫排放，從而減少對環(huán)境的污染，但目前制造成本高，只有在特定的場合才使用，目前生物質(zhì)炭在能源方面主要作為高端的燃料電池正極材料。另一方面生物質(zhì)炭本身的多孔性致使它具有巨大的比表面積、發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)以及較好的化學穩(wěn)定性和機械強度，在環(huán)保領(lǐng)域?qū)χ亟饘倭己玫奈叫阅埽虼藢χ亟饘購U水處理及土壤恢復與改良具有巨大的應(yīng)用潛力[8-14]。 由于傳統(tǒng)工藝制造活性炭成本高，因此限制了其應(yīng)用范圍。如何最大限度降低制造成本是科研工作必須努力的方向。 生物質(zhì)炭的制備方法主要分為：熱分解法，微波炭化法，水熱炭化法。熱分解炭化法是目前制備生物質(zhì)炭的主要方法，熱分解制備生物質(zhì)炭是在隔絕空氣條件下生物質(zhì)的高溫裂解成炭，一般需要炭化與活化兩個過程且二者可分步或同步進行。首先炭化過程是在300 –1000 0C下使生物質(zhì)中分子鏈中C-O、C-C鍵斷裂成炭，隨著溫度的升高, 生物質(zhì)炭的產(chǎn)量降低, 含碳量逐漸增加。活化的目的是利用氣體或化學物質(zhì)改變炭化料的內(nèi)部結(jié)構(gòu), 擴大孔體積, 增加活性炭的吸附性能。物理活化采用如水蒸氣、空氣、CO2進行活化；化學活化則采用化學物質(zhì)如NaOH，ZnCl2，KOH, K2CO3等在600~11000C下活化，得到活性生物質(zhì)炭產(chǎn)品。熱分解法的缺點在于反應(yīng)時間長，反應(yīng)耗能大，傳熱效率低和反應(yīng)原料加熱不均勻等。微波炭化法則是通過被加熱體內(nèi)部偶極分子的高頻往復運動，使分子間相互碰撞產(chǎn)生大量摩擦熱量，繼而使物料內(nèi)外部同時快速均勻升溫從而達到裂解及炭化的目的。微波加熱具有操作簡單、升溫速率快、反應(yīng)效率高、可選擇性均勻加熱等優(yōu)點。生物質(zhì)通過微波炭化處理其活性炭得率較高(一般達到40%左右)且表面積大。但微波炭化的不足在于物料的反應(yīng)溫度不能精確控制，過量的微波輻射將對人體健康有損害且工業(yè)化放大過程比較困難。水熱炭化法是在一定溫度(一般200 ℃)和壓強（下將水熱反應(yīng)釜內(nèi)的生物質(zhì)( 碳水化合物、有機分子和廢棄生物質(zhì)等) 、催化劑和水進行加熱，實現(xiàn)對生物質(zhì)炭化的過程。水熱炭化一般制得的生物質(zhì)表面積小一般500m2/g以下，同時反應(yīng)時間長，因此生產(chǎn)成本較高。 總之制備生物質(zhì)炭材料具有豐富的原料來源，同時在能源及環(huán)境方面具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其在重金屬污染治理及土壤恢復及改良前景更為廣闊。但目前生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為炭流程長，分解溫度高，造成生產(chǎn)成本高而致使生物質(zhì)的利用率低。如何更高效、成本更低廉實現(xiàn)生物質(zhì)的炭轉(zhuǎn)化，無論對于人類能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化及環(huán)境保護均有十分重要的現(xiàn)實意義。 本項目提出了一種酸催化裂解炭化生物質(zhì)原料的方法，采用酸催化直接將生物質(zhì)分解及炭化，并在低溫下(2000C左右)加速炭化及活化(6000C以下) 過程，吸收炭化及活化過程蒸發(fā)的酸及液態(tài)有機物，酸進行循環(huán)利用，實現(xiàn)生物質(zhì)炭材料綠色制備。由此可以制備出生物質(zhì)炭材料比表面在1000m2/g以上，得率達到50%以上，從而降低生物質(zhì)炭的制造成本，拓寬其應(yīng)用范圍。二．技術(shù)路線酸催化生產(chǎn)技術(shù)路線見下圖，生物質(zhì)粉碎后，采用一定酸浸濕潤，干燥后進行炭化及活化，控制在4000C下炭化完全冷卻，炭化活化過程進行酸回收并返回使用，炭化完全后冷卻，加粘結(jié)劑壓塊便得到生物質(zhì)炭。  圖1 酸催化制備生物質(zhì)炭工藝流程三．技術(shù)開發(fā)內(nèi)容及指標技術(shù)開發(fā)內(nèi)容生物質(zhì)原料的篩選及酸種類的篩選溫度、時間工藝參數(shù)的優(yōu)化；粘結(jié)劑的選擇與添加工藝確定日處理1噸中試放大設(shè)備選擇與設(shè)計；技術(shù)指標生物質(zhì)炭得率大于50%；生物質(zhì)炭的碳含量高于80%；生物質(zhì)炭燃燒后的灰分小于5%；生物質(zhì)炭材料比表面在1000m2/g以上。四．經(jīng)濟效益初步分析生物質(zhì)炭售價按3000元/噸計算，原材料及處理成本約1500元/噸；按年生產(chǎn)1萬噸計算，年效益為=（3000-1500）x10000=1500萬元。 本項目作為生物質(zhì)炭新工藝相對于傳統(tǒng)工藝，大幅度提高了生物質(zhì)炭的轉(zhuǎn)化效率及降低了生產(chǎn)成本，因此經(jīng)濟效益非常顯著，如果作為活性炭使用效益更加顯著。同時具有很好的推廣前景。

發(fā)現(xiàn)在過去十萬年海平面的快速變化過程中，紅樹植物雖然存活卻極大地丟失了遺傳多樣性，現(xiàn)存紅樹植物的遺傳多樣性水平與氣候改變時的死亡率存在顯著負相關(guān)，未來海平面變化對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)具有很大威脅。?研究指出，現(xiàn)存的遺傳多樣性極低的紅樹植物演化潛能較小，廣泛的海岸建設(shè)限制了紅樹植物向內(nèi)陸撤退的物理空間，紅樹林面臨非常嚴重的脅迫。為了更好地保護紅樹林，該文提出建設(shè)保護區(qū)時僅圈住紅樹林現(xiàn)生分布區(qū)不夠，還應(yīng)該留出充分的緩沖區(qū)以幫助紅樹林應(yīng)對未來海平面上升。

基于導模共振效應(yīng)的生物檢測系統(tǒng)是基于導模共振濾波器共振原理來進行生物樣品的檢測，具有高靈敏度，高分辨率等優(yōu)點。主要是依靠檢測導模濾濾波器的共振峰值的移動來實現(xiàn)的，當生物分子附著導模共振濾濾波器，就會引起透過或者反射峰值的變化。通過檢測峰值的移動量可以分析出生物分子中抗原和抗體的結(jié)合度。

對于難降解的有機高濃度廢水，采用常規(guī)污水處理工藝難以達到排放標準，本發(fā)明，涉及光催化和生物處理協(xié)同作用，與其它處理設(shè)備或構(gòu)筑物相比較，工藝流程短，處理效果明顯提高30％～ 60％，運行費用降低21％～ 38％。對于一般性質(zhì)的難以降解的污水，去除率可以達到90％以上；處理設(shè)備可與多種處理工藝的組合，運行方式靈活，節(jié)省工程的投資，減少占地面積。處理水量及對象：依據(jù)設(shè)備規(guī)模而定；難降解高濃度廢水，如印染廢水，化工廢水出水水質(zhì)：可以達到國家排放標準的一級標準或更高標準要求產(chǎn)生的污泥量：少

主要用于保存生物大分子及部分小分子及組織生物活性，為生物樣本提供超低溫（-80℃）、深低溫（-196℃）環(huán)境下的自動化無人存儲及管理服務(wù)，包括生物樣本穩(wěn)定存儲、信息記錄與追溯、自動挑取整盒或單支管等。

油脂是天然可再生的資源，用其作原料所開發(fā)與生產(chǎn)的化工產(chǎn)品具有低毒性、易生物降解、人體親和性和環(huán)境適應(yīng)性好等特點。生物柴油（脂肪酸甲酯）研究始于20世紀50年代末60年代初，20世紀80年代飛速發(fā)展。早期研究目的替代化石柴油作燃料，目前已形成廣泛的應(yīng)用。脂肪酸甲酯既是生物柴油的基礎(chǔ)組分，又在化工領(lǐng)域有廣泛的用途。 本技術(shù)采用動植物油脂、廢棄餐飲油、酸化油脂或棕櫚油等為原料，通過與甲醇酯交換工藝生產(chǎn)脂肪酸甲酯產(chǎn)品，可進一步通過環(huán)氧化生產(chǎn)環(huán)氧化脂肪酸甲酯。產(chǎn)品閃點180℃以上，酸值0.6～0.8，轉(zhuǎn)化率95%以上。

當前我國食品安全形勢令人擔憂。在種植過程中會使用除草劑、化學殺蟲劑。存在低毒農(nóng)藥的過量反復使用以及高毒農(nóng)藥的非法使用問題。以韭菜為例，農(nóng)戶每收獲一次，通常會使用一次農(nóng)藥提前預防韭菜地下害蟲韭蛆的危害。低毒農(nóng)藥長期使用，會造成害蟲抗藥性增加，農(nóng)藥的使用頻次及單次用量不斷增加，造成農(nóng)藥的不規(guī)范使用問題。同時，為了保證產(chǎn)量，有的種植戶會非法使用 3911、敵敵畏、涕滅威等在蔬菜上禁用的劇毒農(nóng)藥。經(jīng)過前期積累，目前實驗室建立了有害昆蟲天敵—昆蟲病原線蟲研發(fā)應(yīng)用平臺。實驗室分別從天津、云南、寧夏、江蘇、山東等地采取土壤樣品，分離到昆蟲病原線蟲品系四十余株，均表現(xiàn)出具有很好的防蟲效果。項目先后在天津各區(qū)縣、北京、河北秦皇島、河北張家口、山東萊西、山東平度山東壽光、江蘇泰州等地開展推廣應(yīng)用。我們將建立全國性的昆蟲病原線蟲資源庫，并發(fā)展相關(guān)應(yīng)用技術(shù)。 技術(shù)創(chuàng)新點： 在放心蔬菜生產(chǎn)過程中，我們會在防蟲網(wǎng)、黃板等物理措施的基礎(chǔ)上，采用以蟲治蟲技術(shù)（昆蟲病原線蟲、捕食螨、蚜繭蜂）對地下害蟲和地面害蟲進行綜合防治。同時，在蔬菜反季節(jié)種植過程中，我們會采用熊蜂授粉，機械振動授粉，保障蔬菜產(chǎn)量，承諾做到整個生產(chǎn)過程中不使用一滴化學農(nóng)藥。此外，采用人工除草和生物除草等措施，禁止使用任何化學除草劑，保障土壤質(zhì)量和蔬菜質(zhì)量安全。 市場應(yīng)用前景： 采用“以蟲治蟲”技術(shù)生產(chǎn)的韭菜，農(nóng)藥殘留未檢出。已經(jīng)通過淘寶網(wǎng)在全國進行銷售。主要在天津地區(qū)銷售，每斤售價達 15 元。2016 年春節(jié)，放心韭菜一度供不應(yīng)求。一方面說明韭菜質(zhì)量的可靠性，另一方面說明了大家對放心蔬菜的強大需求。自 2016 年 6 月，我們已經(jīng)著手展開家庭配菜。在以蟲治蟲的基礎(chǔ)上，結(jié)合物理防治，推廣自然農(nóng)法，讓作物按照自然方式生長。種植過程中，杜絕使用化學農(nóng)藥。目前已經(jīng)給將近七十個家庭和兩個幼兒園配菜，反饋效果相當好。 近期我們將在中糧我買網(wǎng)、京東和其他一些網(wǎng)站，銷售我們的蔬菜。當前我們主要以天津基地為主，輻射京津冀，預期能夠達到兩千會員，爭取五年內(nèi)年銷售額達到 2000 萬到 3000 萬。另外，當前情況下以下蔬菜農(nóng)藥殘留問題突出。首先是韭菜，其次圓白菜，然后是葉菜類。基于此，我們還將推出幾個蔬菜單品。 

成果與項目的背景及主要用途：曝氣生物濾池（biological aerated filter），簡稱 BAF，是近年來國際上興起的污水處理新技術(shù)。目前在歐、美和日本等國家得到較多應(yīng)用。BAF 具有去除有機物、脫氮、除去有害物質(zhì)的作用，其最大特點是集生物氧化和截留懸浮固體于一體，并節(jié)省了后續(xù)二次沉淀池。該工藝占地面積小、基建投資少、能耗及運行成本均低于傳統(tǒng)的生物處理工藝。曝氣生物濾池在污水回用處理、小區(qū)生活污水、生活雜排水回用，中水工程以及微污染水處理和受污染的城市河道水質(zhì)凈化等方面具有很大的具有非常好的發(fā)展前景和具有巨大的應(yīng)用市場。 技術(shù)原理與工藝流程簡介：曝氣生物濾池是一種高效低能耗生物反應(yīng)器，濾天津大學科技成果選編池內(nèi)裝填高比表面積的的輕質(zhì)顆粒填料，以提供微生物膜生長的載體。并根據(jù)污水流向不同分為下向流或上向流，污水由上向下或由下向上流過濾料層，在填料下部鼓風曝氣，使空氣與污水逆向或同向接觸，污水中的有機物與填料表面生物膜通過生化反應(yīng)得到穩(wěn)定，填料同時起到物理過濾作用。 該項目開發(fā)的使用輕質(zhì)顆粒填料的 BAF 工藝具有主要的優(yōu)點： 1、重力流反沖洗無需反沖泵，節(jié)省動力，操作簡單； 2、濾頭布置在濾池頂部，不與預處理水接觸，不易堵塞，便于更換； 3、硝化和反硝化可在同一池內(nèi)完成。 技術(shù)水平及專利與獲獎情況：該技術(shù)為國內(nèi)先進，正在申請專利。 應(yīng)用前景分析及效益預測： 1、該技術(shù)既可制造為一體化設(shè)備，應(yīng)用于分散的、小型的中水處理；也可用于大中型污水處理廠。 2、產(chǎn)品設(shè)備系列：50m3 /d,100 m3 /d,200 m3 /d.年產(chǎn) 10 臺 100m3 /d 的設(shè)備，創(chuàng)造產(chǎn)值 400 萬元。 應(yīng)用領(lǐng)域：城市污水處理、小區(qū)生活污水、生活雜排水回用處理，中水工程以及微污染水處理和受污染的城市河道水質(zhì)凈化。 合作方式及條件：技術(shù)轉(zhuǎn)讓，合作生產(chǎn)，聯(lián)合承攬工程。

將秸稈等生物質(zhì)垃圾轉(zhuǎn)化成生物質(zhì)可燃氣體再利用可以消除農(nóng)業(yè)區(qū)燒秸稈造成的空氣污染，還可以大大減少化石能源消耗及二氧化碳排放。傳統(tǒng)的生物質(zhì)熱化學氣化方法會產(chǎn)生大量的生物質(zhì)焦油，焦油的能量一般占總能量的5%～15%,這部分能量因難于被利用而被浪費。焦油在燃氣輸送過程中冷凝下來形成粘稠的液體,附著于管道和設(shè)備的壁面上,很容易造成管道堵塞，而且焦油在燃燒時容易產(chǎn)生碳基顆粒排放物,造成空氣污染并對燃氣利用設(shè)備有嚴重的損害。 團隊所設(shè)計的生物質(zhì)氣化成套設(shè)備采用了先進的焦油裂解工藝和獨特的專利技術(shù)催化劑，具有無二次污染、含氫量高、熱值高、轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點，顯著降低了生物質(zhì)燃氣中的焦油含量，提高了燃氣品質(zhì)，保證了設(shè)備連續(xù)穩(wěn)定運行。本項目的目標產(chǎn)品是中大規(guī)模生物質(zhì)連續(xù)氣化成套設(shè)備，產(chǎn)品主要適用于500戶左右農(nóng)戶相對集中居住的大中型自然行政村屯或鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民小區(qū)，所產(chǎn)生的生物質(zhì)可燃氣可供居民的做飯、燒水、冬季取暖等生活活動的需要。項目設(shè)備可以用于偏遠地區(qū)的學校、工廠等中小型企事業(yè)單位的大面積區(qū)域性冬季集中取暖、供熱，也可用于農(nóng)村的大棚種植、禽畜圈舍等生產(chǎn)項目的大面積聯(lián)合集中供熱，還可為木材、谷物、煙草等農(nóng)林產(chǎn)品在加工生產(chǎn)過程中的烘干作業(yè)提供燃料。本項目技術(shù)已經(jīng)在東北和江蘇做過兩個示范性項目，技術(shù)較為成熟，產(chǎn)業(yè)化條件良好，可進行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

精氨酸酶它能將精氨酸水解，生產(chǎn)鳥氨酸和尿素，是生物體中參與尿素循環(huán)而起作用的酶。基于這個反應(yīng)機理，目前精氨酸酶一方面可用于功能性氨基酸 L-鳥氨酸的生物制備；另一方面可作為藥物用于癌癥諸如肝細胞癌、黑色素細胞癌、腎癌等以及一些病毒感染的治療。鳥氨酸是一種非蛋白質(zhì)氨基酸，具有保肝護肝、促進垂體分泌生長激素、提 高血清中的胰島素類生長因子的水平、進而促進肌肉的生成、緩解運動后的身體疲勞及運動后人體內(nèi)氮的失衡等功能。 本項目通過菌種篩選獲得高產(chǎn)精氨酸酶菌株，并將其用于鳥氨酸的生物制備，鳥氨酸產(chǎn)量可達到 70g/L 以上，底物精氨酸的摩爾轉(zhuǎn)化率 96%。